2015 Fiscal Year Research-status Report
ストロンチウムシリケイトを用いたSi太陽電池用電界効果パッシベーション膜の開発
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26820116
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Research Institution | University of Hyogo |
Principal Investigator |
堀田 育志 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30418652)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | シリコン / ストロンチウム / シリケイト / 化学結合状態 / 実効固定電荷密度 / 電界効果パッシベーション / 太陽電池 |
Outline of Annual Research Achievements |
組成傾斜コンビナトリアル法を用いてSrSiO3からSr2SiO4の組成間に対する面内組成傾斜薄膜の作製を行った。この組成傾斜試料の電気測定を行うため、新たに電極パターンのメタルエッチングマスクの作製を行った。このマスクを用いて薄膜の組成傾斜方向に複数の微小電極を形成し、組成と電極位置を対応付けることで実効固定電荷密度の組成分布を測定した。また、測定する電極近傍のXPSスペクトルを測定することで、対応する組成部分の化学結合状態を調査した。 組成傾斜薄膜を6領域に分割することで、(SrSiO3)1-x(Sr2SiO4)xで表される膜組成についてx=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1に対応する点の測定を行った。これらの測定より、xが大きくなるにつれてSi/Sr値が小さくなり、組成傾斜膜が形成されていることがわかった。また、固定電荷密度が増加する傾向が見られた。 一方で、新たにSrSiO3薄膜の成膜に関する問題点が明らかになった。PLD法でSrSiO3薄膜を作製する場合、表面の形状がラフになる傾向が見られた。このような傾向はSr2SiO4の膜では見られず、各組成の膜で成膜の様式が大きく異なっていることが考えられる。そこで、各材料の融点を調べたところ、SrSiO3の融点は1580℃であるのに対し、Sr2SiO4は2325℃であった。PLD成膜の場合、低融点材料ではドロップレットの形成が頻繁に起こり、平坦な成膜が難しくなることが分かった。よって、より平坦性が高い薄膜試料で評価するためには、融点の高いSr2SiO4の近傍組成での調査有効であると考えられる。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SrSiO3薄膜の成膜に関して問題が生じたが、電荷と組成や化学結合状態の相関についての調査は問題なく進行している。
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Strategy for Future Research Activity |
本年度は、最も構造が安定な組成であるSr2SiO4の薄膜に対して少量のSrまたはSiを添加した薄膜試料(Sr2±δSiO4±δ, δ≦0.2)の作製を行う。これによって、Sr2SiO4に対してSi含有量が高いもの(SrSiO3側の組成)と低いもの(Sr3SiO5側の組成)を作製し、固定電荷密度が最大となる組成の詳細なチューンニングを行う。作製には、膜組成に対応する組成の焼結体ターゲットをそれぞれ作製し、そのターゲットによって成膜することで薄膜の組成制御を行う。X線光電子分光測定によって組成と化学結合状態を、容量‐電圧測定によって実効固定電荷密度をそれぞれ求める。これらの結果をSrとSi添加量に対して評価することで、膜組成が化学結合状態に与える影響及びその化学結合状態が実効固定電荷密度に与える影響を調査し、組成による固定電荷制御が可能か否かを検証する。また同時に、成膜後からの表面形状の経時変化を各組成について測定することで、大気下での電荷層の形状安定性を調査する。 固定電荷量が最大となる組成では、シリケイト結合の割合が最大になると予想される。よって、この組成においてシリケイト結合の含有量を制御することで固定電荷密度が制御できるかを検証する。また、Si基板上に最適組成の薄膜を作製し、表面再結合速度の測定より電界効果パッシベーション膜の働きを評価する。
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Causes of Carryover |
当該年度の研究費として少額の残額が発生したが、これを有効に利用するため次年度に繰り越すこととした。
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Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額分は、物品費に充てる予定である。
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Research Products
(6 results)